JPH048601A - 車輌等用ワイヤースポークホイール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 発明は、車輌、航空機および自転車（以下車輌等という
）用ワイヤースポークホイールに関する。

［従来の技術］ 前記の如き車輌等用ワイヤースポークホイールは、リム
、ワイヤースポーク、及びこのワイヤースポークを回転
中心部へ固定するためのハブを主な部材として構成され
ている。ワイヤースポークを固定する構成としては、例
えば実開昭６２−４３００２号公報に開示されるように
、スポークの一端をフック状部とするとともに他端をネ
ジ部とし、フック状部をハブに係止する一方、ネジ部を
リムに係止させた袋状ナツトによって締め上げることに
よりワイヤースポークを緊張させるようにしている。そ
して、各ワイヤースポークの緊張度を調節して全体にバ
ランスをとることにより、ホイールの円滑な回転が得ら
れるようにしている。

従来におけるこのような車輌用ワイヤースポークホイー
ルでは、リム部が鉄製あるいはアルミニウム製、スポー
クが鋼製、ハブが鉄製であるのが一般的である。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、ホイール自体を軽（するということは、車輌
等のバネ下荷重の軽減において最も重要な要素であり、
特にコーナーリングや加速性能において有効である。し
かるに、上記のようにワイヤースポークを鋼により形成
するようにしていると、ホイール自体の軽量化の妨げに
なるという問題かあった。

発明は、上記ような事情に鑑みなされたものであって、
リムとハブが多数のワイヤースポークにより連結されて
なる車輌等用ワイヤースポークホイールにおいて、軽量
で且つ剛性の高いワイヤースポークを用いることによっ
て、ホイール自体か軽量化できるようにした車輌等用ワ
イヤースポークホイールを提供することを目的としてい
る。

発明の他の目的はハブやリムを軽量化することによって
さらに効果的に軽量化された車輌等用ワイヤースポーク
ホイールを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成する第１の発明による車輌等用ワイヤー
スポークホイールは、ワイヤースポークが、その表面に
樹脂接着剤が含浸された炭素繊維集合体層を有してなる
スポーク芯体を備え、かつ前記炭素繊維集合体層の表面
の一部又は全体を非晶質金属層にて被覆してなることを
特徴としている。

また、上記目的を達成する第２の発明による車輌用ワイ
ヤースポークホイールは、ワイヤースポークか、樹脂接
着剤が含浸された炭素繊維集合体によりなるスポーク芯
体を備え、このスポーク芯体の表面の一部又は全体を非
晶質金属層にて被覆してなることを特徴としている。

上記のような第１および第２の発明による車輌等用ワイ
ヤースポークホイールにおいては、ワイヤースポークの
少なくとも一方の端部を直接ハブおよび／又はリムに連
結するようにしたり、あるいはワイヤースポークの少な
くとも一方の端部に、ハブおよび／又はリムに貫通して
止定するための止定部を設けたりすることができる。

上記のような各車輌等用ワイヤースポークホイールのハ
ブとリムの少なくとも一方を非晶質金属層で被覆された
マグネシウム合金によって形成することで、発明の目的
をさらに効果的に達成することができる。

［作　用］ 第１の発明による車輌等用ワイヤースポークホイールに
よれば、スポーク芯材の表面部を軽量な炭素繊維を主体
とする補強層で形成したことにより、ワイヤースポーク
か軽量化される。また、スポーク芯材の表面を非晶質金
属層で被覆したことにより、外部からの衝撃受けても容
易に損傷しない強度を備える。

第２の発明によれば、スポーク芯材自体が軽量な炭素繊
維を主体としているから、ワイヤースポーク全体の重量
は第１の発明のものに比べてより軽量化される。このよ
うに軽量であるにも拘らず、ワイヤースポークは非晶質
金属層の存在により衝撃によっても容易に損傷しない。

［実施例］ 実施例１ 第１図に示すように、車輌用ワイヤースポークホイール
はタイヤを装着するリム２と車軸が固定されるハブ３間
にワイヤースポーク１を連結してなる。ワイヤースポー
ク１の一端側にはフック１０１が設けられており、この
フック１０１がハブ３に係止されている。このフック１
０１は鋼等の金属によりなり３字状に形成されている。

第２図に示すように、このフック１０１の基端部１０１
ａは０．１〜０．５ｍｍ程度径大に形成されている。一
方、ワイヤースポーク１の他端側には止定部１０１ｂが
形成されており、この止定部１０１ｂがリム２側のナツ
ト２１に螺合されている。ワイヤースポーク１は以下の
ようにして形成されたものである。

まず、第３図に示すように、フック１０１の径大な基端
部１０１ａの端面に、フッ素あるいはシリコン等でなり
且つ基端部１０１ａの外径と同径である離形性芯材Ａの
先端を突きつけておき、この離形性芯材Ａとフック１０
１の一部を芯にして、エポキシ樹脂を含浸させた炭素繊
維集合体を１〜２回巻きつけ筒１０２とする。炭素繊維
集合体は例えばフィラメント数ｉ、　０００のものを選
択する。この炭素繊維集合体に含浸させる樹脂剤として
は上記のエポキシ樹脂の他、ポリエステル樹脂やウレタ
ン樹脂が好適に採用される。

次に、炭素繊維集合体がばらけないようにポリエステル
フィルムのリボン材（不図示）を筒１０２の上に巻きつ
ける。

その後、フック材１０１の基端部１０１ａ周辺を筒１０
２の端部で締め付けるように、エポキシ樹脂が含浸され
たフィラメント数１２．０００の炭素繊維のプリプレグ
ヤーン１０４を幅１０ｍｍに亘って巻きつける。

このときも、プリプレグヤーン１０４がほどけないよう
にその上からポリエステルフィルムのリボン材（図示せ
ず）を包帯を巻くように巻きつける。

この状態にて１３０℃の雰囲気下で２時間加熱するとポ
リエステルフィルムでなるリボン材は収縮し、炭素繊維
織物集合体でなる筒１０２及びプリプレグヤーン１０４
を圧縮する格好となる。このようにリボン材が収縮する
のとともに、筒１０２およびプリプレグヤーン１０４に
含浸させたエポキシ樹脂が硬化して成型が完了する。す
なわち、これによって、簡１０２はスポーク芯体となる
。

しかる後に雛形性芯材を引き抜く。

次に、リム側のスポーク固定用ボルトの装着法について
説明する。

第４図にも示すように、前記リム２に取り付ける取付ボ
ルト１０５は径が異なる２つのネジ部からなる。径小ネ
ジ部１０６は炭素繊維を主体として成型された前記筒１
０２の内径よりやや大きめの外径を有している。一方、
径大ネジ部１０７はリム２のナツト２１に螺合するネジ
となっている。この取付ボルト１０５はナツト１０８と
螺合することによって筒１０２に強固に装着されている
。ナツト１０８はその内周に、前記取付ボルト１０５の
径大ネジ部１０７と螺合する雌ネジ部１０９と、全体と
してこの雌ネジ部１０９より小さな内径で且つ雌ネジ部
１０９との境界部から一方の端部へかけて拡径するテー
パ穴部１１０と、を備えている。

このようにしてなるナツト１０８をあらかじめ筒１０２
に通しておくとともに、既述のプリプレグヤーン１０４
と同様のプリプレグヤーンを筒１０２の他端に巻き付は
巻付部１１１を形成する。次に、取付ボルト１０５の径
小ネジ部１０６に熱硬化型エポキシ樹脂系接着剤を塗布
し、これを筒１０２の他端にネジ込む。そして、ナツト
１０８の雌ネジ部１０９を取付ボルト１０５の径大ネジ
部１０７に螺合させることで、炭素繊維を含む筒１０２
の外周面をナツト１０８のテーパ穴１１０で締め付ける
。前記巻付部１１１に含浸させた接着剤とともに径小ネ
ジ部分１０６に塗布した接着剤も硬化させる。

上記の如くして形成された第２図に示すようなワイヤー
スポークの筒部１０２の表面にスパッタリングによて非
晶質金属層を形成する。すなわち、筒部１０２の炭素繊
維部はエポキシ樹脂と混和した状態になっている。この
筒部１０２の表面を、例えば粒度＃４００のサンドペー
パにて研磨した後パフ掛けする等して平滑にする。これ
を水で良く洗浄した後、６０℃雰囲気にて充分乾燥させ
、例えばタンタル（Ｔａ）系のターゲツト材を用いてス
パッタリングを行うのである。但し、ターゲツト材とし
ては、前記のタンタル（Ｔａ）系の他、チタン（Ｔｉ）
系、タングステン（Ｗ）系、ジルコニウム（Ｚｒ）系、
チタン−タングステン合金（ＴｉＷ）系、窒化チタン（
ＴｉＮ）系等が好適に用いられる。このようにして形成
した非晶質金属層は、原子配列に規則性がなく結晶欠陥
が均一に分布している状態の粒界のない高硬度の金属膜
であり、靭性、耐蝕性、耐摩耗性において、硬質クロム
以上の性質を示すことができた。

以上のようにして形成したワイヤースポーク１の重量は
ほぼ同一形状のスチール製のワイヤースポークの１０％
に過ぎない。したがって、当然このワイヤースポーク１
を多数用いる第１図に示すような車輌用ワイヤースポー
クホイールの重量は大幅に減少する。また、リム２およ
び／又はハブ３をスポーク芯体の場合と同様の非晶質金
属層で被覆されたマグネシウム合金製とすれば、車両用
ワイヤースポークホイール全体をさらに軽量化できる。

実施例２ 上記実施例１では筒１０２のみがワイヤースポーク１の
スポーク芯体を構成しているが、第５図に示すワイヤー
スポーク１ａでは、この筒１０２の中空部分に、この筒
１０２に一体的に接着された鋼やアルミニウム等でなる
棒材１１２が挿通されている。

この場合、この棒材１１２はハブに係止するフック１０
１と一体成形し且つフック１０１と反対側の他端にリム
に連結するネジ部１０７′　を形成したものとしておく
ことができる。前記離形性芯材Ａに代えてこの棒材１０
１Ａを芯にして、金属製の棒材１０１人の表面に、エポ
キシ樹脂を含浸させた炭素繊維集合体でなる筒１０２す
なわち炭素繊維集合体層を形成することができる。筒１
０２の表面には前記ワイヤースポーク１と同様にして非
晶質金属層が形成されている。

このようにしてなるワイヤースポーク１ａを用いた車輌
用ワイヤースポークホイールは、前記ワイヤースポーク
１を用いたものほどの軽量化は期待できないものの、よ
り高い剛性を備えるものとなる。

Ｘ亙亘ｌ 第６図にその一端側のみを示すワイヤースポーク１ｂの
スポーク芯体１１は束状炭素繊維集合体によりなる。こ
の束状炭素繊維集合体は、セラミック材に設けた直径４
１１ＩＩ１１の穴部を通じて数１０本の炭素繊維（例え
ば東し製トレカ糸Ｔ３００）を熱硬化型エポキシ樹脂を
含浸させながら引き抜き、これの周囲をポリプロピレン
フィラメントで螺旋状に巻きながら、乾燥雰囲気を１０
０℃より１３０℃〜１５０℃と順次高くなるような炉内
を走らせることにより形成される。この場合、ポリプロ
ピレンフィラメントは乾燥初期においては収縮して炭素
繊維を束ねるように作用し、１５０℃の雰囲気下では溶
出する。

このスポーク芯体１１はその表面をサンディングとパフ
により平滑に仕上げられた円柱状に形成されており、全
体の表面に上記実施例１の場合と同様非晶質金属膜が形
成されている。このスポーク芯体１１には第６図に示す
ごとき構成によりハブ及びリムに取付けられている。す
なわち、スポーク芯体１１の一端は、ボルト１１２の中
心に貫設されたスポーク本体１１の外径と同径の穴１１
３に挿通されている。このボルト１１２の一端には、そ
の外周に端面に向かって縮径する方向に傾斜したＰＴ木
ネジ１４が形成されるとともに切割り部１１５が形成さ
れている。前記ＰＴネジ１１４にはナツト１１６が螺合
されている。ボルト１１２の他端にはリムあるいはハブ
に連結される平行ネジ１１７か形成されている。束状炭
素繊維集合体でなるスポーク芯体１１をボルト１１２の
穴１１３に挿入する際は、この挿入部に熱硬化型エポキ
シ樹脂を塗布しておき、挿入後ナツト１１６を軽く締め
てから１３０℃雰囲気で２時間加熱する。ハブあるいは
リムに装着する際は、ナツト１１６の増締めを行い平行
ネジ部１１７にてハブ、リムをナツト締めする。

第６図にはワイヤースポーク１ｂの一端側のみを図示し
たが、他端側も同様の構成とする。したがって、このワ
イヤースポーク１ｂを用いた車輌用ワイヤースポークホ
イールは、ワイヤースポーク１ｂの両端の平行ネジ１１
７をハブおよびリムに設けたナツトに螺合させることに
よって構成される。

実施例４ 第７図に示す、車輌用ワイヤースポークホイールは、ワ
イヤースポーク１ｃの一端をリム２ｃに係合させるとと
もに、ワイヤースポークＩＣの他端をハブ３Ｃに設けた
ナツト３１ｃに螺合させてなるものである。この実施例
４におけるワイヤースポークＩＣも、上記実施例３にお
けるスポーク芯体１１と同様にして形成された束状炭素
繊維集合体をスポーク芯体２１としている。このスポー
ク芯体２１にもその外周表面全体に非晶質金属層が形成
されている。第８図に示すように、このスポーク芯体２
１の一端には、エポキシ樹脂か含浸された炭素繊維でな
るプリプレグヤーン２１４が１０ｍｍ程度の幅巻き回さ
れており、これを硬化させることによりリム３Ｃに対す
る係合部２１８が形成されている。

ワイヤースポークＩＣの他端側は、例えば第６図に示す
ようなボルト１１２とナツト１１６でなる止定部とする
ことにより、ノ＼ブ３Ｃに連結させることができる。

但し、ワイヤースポークＩＣに形成した係合部２１８を
ハブに対する係合部とし、リム側に他端を捩じ込むよう
にしたワイヤースポークホイールであってもよい。

尚、上述の実施例１〜４のワイヤースポークホイールは
、車輌用のワイヤースポークホイールとして説明したが
、必要に応じた設計変更をすることで、航空機用あるい
は自転車用のワイヤースポークホイールにおいても同様
の構成を採用できる。

［発明の効果］ 請求項１〜５によれば、従来の鋼やアルミニウムのみで
なるワイヤースポークに比べて著しく軽量化することが
できるワイヤースポークを用いることができるから、そ
れによってホイール自体を軽くして車輌等のバネ下荷重
の軽減を図り、特に車輌等のコーナーリングや加速性能
を向上させることができるという効果を奏する。

請求項３によれば、ワイヤースポーク−リム間および／
又はワイヤースポークーノ１ブ間の連結構造による重量
増加がほとんどないから、全体の重量の増加を効果的に
抑制できる。

請求項４によれば、ワイヤースポークのスポーク芯体を
簡単な構成でリムおよび又はハブに連結できるから、そ
の連結構造による全体の重量増加がきわめて少なくて済
む。

請求項５によれば、リム／および又はハブをも軽量化し
てホイール全体の軽量化の効果を向上させることかでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明による車輌用ワイヤースポークホイールの
要部を示す断面説明図、第２図は第１図におけるワイヤ
ースポークの拡大断面図、第３図はワイヤースポークの
成形過程を示す断面説明図、第４図はリムとの取付構造
を示す分解断面図、第５図は他の発明による車輌用ワイ
ヤースポークホイールの拡大断面図、第６図は発明によ
る他の車輌等用ワイヤースポークホイールの要部の拡大
断面図、第７図は更に他の車輌用ワイヤースポークホイ
ールの断面説明図、第８図は第７図におけるワイヤース
ポークの拡大図である。 １、ｌａ、ｌｂ、ｌｃ・・・ワイヤースポーク１１、２
１・・・スポーク芯体 １０１ｂ・・・止定部 １０２・・・筒（スポーク芯体） １１２・・・ボルト（止定部） １１６・・・ナツト（止定部） 第　６　図 第　７ｖＡ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）リムとハブが多数のワイヤースポークにより連結
   されてなる車輌等用ワイヤースポークホィールにおいて
   、前記ワイヤースポークが、その表面に樹脂接着剤が含
   浸された炭素繊維集合体層を有してなるスポーク芯体を
   備え、かつ前記炭素繊維集合体層の表面の一部又は全体
   を非晶質金属層にて被覆してなることを特徴とする車輌
   等用ワイヤースポークホィール。
2. （２）リムとハブが多数のワイヤースポークにより連結
   されてなる車輌等用ワイヤースポークホィールにおいて
   、前記ワイヤースポークが、樹脂接着剤が含浸された炭
   素繊維集合体によりなるスポーク芯体を備え、このスポ
   ーク芯体の表面の一部又は全体を非晶質金属層にて被覆
   してなることを特徴とする車両等用ワイヤースポークホ
   ィール。
3. （３）ワイヤースポークの少なくとも一方の端部を、直
   接ハブおよび／又はリムに連結していることを特徴とす
   る請求項１又は２の車輌等用ワイヤースポークホィール
   。
4. （４）ワイヤースポークの少なくとも一方の端部に、ハ
   ブおよび／又はリムに貫通して止定するための止定部を
   設けたことを特徴とする請求項１又は２の車輌等用ワイ
   ヤースポークホィール。
5. （５）ハブとリムの少なくとも一方が非晶質金属層に被
   覆されたマグネシウム合金によって形成されていること
   を特徴とする請求項１、２、３又は４の車輌等用ワイヤ
   ースポークホィール。